第1章陈鹤鸣激光原理教学提纲

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第1章陈鹤鸣激光原理ppt课件

或
单色型最好的普通光源氪同位素86， / 106
氦氖激光器， / 1010 ~ 1013
5
3. 相干性好相干条件：振动方向相同、频率相同、相位差恒定。
激光：相干光
普通光源：非相干光
普通光源是发光中心的自发辐射过程，不同发光中心发出的波列，或同一发光中心在不同时刻发出的波列相位都是随机的。
S
(
)2
—光束平面发散角
对于普通光源，只有当光束发散角小于某一限度，光束才
具有明显的空间相干性。
对于激光来说，所有属于同一个横模模式的光子都是空间相干的，不属于同一个横模模式的光子则是不相干的。
空间相干性的演示
9
4. 高亮度
亮度：光源的明亮程度，主观量
光源在单位面积、单位频带宽度、单位立体角内发射的光功率
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5. 激光在国防科技领域的应用激光作为武器在军事上应用的形式千变万化，但是基本上
可以分为三个主要部分：追踪、寻的系统（即正确判定攻击目标的位置和性质的系统）；发射实施摧毁性打击的高能激光系统；辅助的控制和通信系统。
激光摧毁导弹
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激光制导
激光武器是利用高能量密度激光束代替子弹的新型武器，是武器装备发展历程中继冷兵器、火器和核武器等之后又一个重要里程碑。它以光束作战的迅速反应能力，外科手术式杀伤的高效作战方式。以及特别适合于反卫星和破坏敌方信息系统，使其成为新一代主战兵器。
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6. 激光在科学技术前沿问题中的应用 ➢ 光谱分析是研究物质结构的重要手段，激光技术与经典光谱学相结合形成的激光光谱学，具有频率、空间和时间上的高分辩率，可以进一步揭示物质的微观结构。 ➢ 激光诱导的惯性约束核聚变是产生可控核聚变的一种途径。 ➢ 激光束照亮了超微世界，它呈现的超快或超窄脉冲（时间域）帮助人们了解微观世界中的原子、分子结构。 ➢ 激光可以作为光学镊子应用于分子生物学领域中对微生物、染色体、细胞等微粒的操作。 ➢ 激光化学也是激光的重要应用领域。

激光原理总结提纲

自发辐射受激吸收受激辐射
自发辐射:高能级的原子自发地从(高能级E2)向低能级E1跃迁，同时放出能量为E=hv的光子的现象称为自发辐射。

受激吸收：处于低能级E1的原子受到外来光子的刺激作用，（完全吸收）外来光子的能量而跃迁到高能级E2的过程称。

均匀增宽增益饱和
法布里-珀罗标准具法
三反射镜法
（2）单横模的选取（小孔光阑法）
●假如由于某种原因(例如温度升高)使L 伸长，起激光频率由0ν偏至A ν，P ∆与ν∆的位相正好反。

缩短，引起激光频率由0ν偏至B ν，P ∆与ν∆，其结果都是使输出功率P 增加，而且此时外加电压为正弦（电压幅值较小的时候）：01/22I I π≈
+
典型激光器能级特点：。

《激光原理》教学大纲

《激光原理》课程教学大纲一、课程基本信息二、课程简介本课程是“光电器件加工”课程模块中的专业核心课程，以培养应用能力突出、能适应工作变化和具有创新素质的学生为目标，在教学内容上，将理论教学与案例教学有机地结合进行知识点讲解，注重培养学生运用基础物理知识分析解决激光相关问题的能力；在教学模式上，采用研讨式的教学模式，注重引导学生对激光技术相关领域的核心问题已有的解决方案进行分析比较，培养学生的问题分析能力。

在培养学生熟练掌握激光器结构、工作原理、调Q技术与锁模技术的基础上，提升学生的综合能力和解决复杂问题的能力，为学生成为新一代技术应用型人才奠定基础。

三、课程目标及对毕业要求（及其指标点）的支撑四、教学内容及进度安排五、课程考核六、教材及参考资料(一)课程教材1.《激光原理及应用》（第3版），陈鹤鸣等编著，电子工业出版社，2017(二)参考教材及网站1.《激光原理》（第7版），周炳琨等编著，国防工业出版社，2014。

2.《激光原理及应用》（第3版），陈家璧等编著，电子工业出版社，2013。

3.《激光原理及技术》，电子科技大学，刘志军等主讲，中国大学慕课。

编写人：审核人：审批人：审批日期：附件：各类考核与评价标准表（1）考试方式及占比：采用闭卷笔试，考试成绩100分，占课程考核成绩的60%。

（2）评定依据：考试成绩的评定根据试卷参考答案和评分标准进行。

（3）考试题型：可以包含单项选择题、填空题、简答题、计算题和设计题。

（4）考试内容：对学生综合运用激光物理的基本概念、基本原理进行问题分析能力的考核，不仅包括对各章节知识点的独立考核，还需要包括综合考虑多种激光器性能与控制的改善方案，实现技术分析和解决复杂工程问题能力的考核。

激光原理教学大纲

《激光原理》课程教学大纲课程代码：090631009课程英文名称：PrinciplesofLaser课程总学时：48讲课：48实验：0上机：适用专业：■■■■■■■■■大纲编写（修订）时间：2017.10一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标本课程是光电信息科学与工程专业的必修主干专业基础课程，主要讲授有关激光的基本知识和基本理论，在光电信息科学与工程专业培养计划中，它起到由专业基础理论课向专业课过渡的承上启下的作用。

本课程在教学内容方面除基本知识、基本理论的教学外，还通过课程设计培养学生的理论分析及其实际应用能力。

通过本课程的学习，可以使学生：1.掌握激光的概念及产生原理、光学谐振腔理论、速率方程理论、激光器的特性及其控制和改善的原理。

了解激光技术新的发展和应用；2.具有综合运用数学、物理等学科知识对实际与激光有关的问题进行理论分析的能力；3.获得初步的激光器件设计技能，为后续课程的学习以及相关课程设计、毕业设计等奠定重要的基础。

（二）知识、能力及技能方面的基本要求1.知识方面的基本要求通过本科程的学习，使学生掌握：激光的概念、特性及产生原理；激光器的构成及工作原理；光学谐振腔与高斯光束知识；光与物质的共振相互作用的速率方程理论；激光的振荡特性、放大特性及其特性的控制和改善知识。

2.能力方面的基本要求通过本科程的学习，培养学生：光学谐振腔分析能力及其初步设计能力；激光器的振荡特性、放大特性的分析能力；激光器特性的控制与改善的初步设计能力。

3.技能方面的基本要求通过本课程的学习，使学生获得：光学谐振腔设计的初步技能；激光器特性的控制与改善的初步的理论设计能力。

（三）实施说明1．教学方法：课堂中要重点突出对基本概念和基本原理的讲解；采用启发式教学，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；引导学生主动思考，提高学生的自学能力；鼓励学生参与讨论和课堂发言，调动学生学习的积极性；教学中注意理论联系实际，培养学生的工程意识（创新、实践、安全、标准、竞争、法律和管理等意识）和工程能力（思维、自学、研究、操作和创造能力等）。

激光原理前言

1.2 激光的特性
1、高方向性：由于激光特殊的发光机理及光学谐振腔对光传播方向的限制作用，激光光束的方向性较之普通光源强百万倍。激光束在几km之外形成的光斑直径仅几个cm，它射到距地球38万km的月球上时，光束扩散的直径不到1km；而普通光源则将散开几百km以上。
2、单色性：由于激活介质的粒子数反转只能在有限的能级间进行，故相应产生的激光只能在有限的光谱范围能产生，再加上光学谐振腔有选频作用，使得激光的单色性远远优于普通光源。例如He—Ne激光器发射波长为6328Å，线宽Δl≤10-7Å, 而普通光源中单色性最好的氪(Kr86)等波长为6057Å，线宽Δl＝4.7×10-3Å，二者相差几万倍。
3、相干性：由于激光器发射的光子在相位上彼此相关，能形成稳定的干涉图样。故激光器是一种非常好的相干光源。
4、高亮度：由于激光的方向性好，有利于将能量在空间和时间上高度集中起来，故可以获得极为可观的亮度。其亮度超过太阳亿万倍，较之普通人造光源中亮度最高的高压脉冲疝灯高出几十亿倍。这里要注意的是，光源的亮度是表征该光源发光能力大小的物理量，与人眼视觉上对不同波长的感光灵敏度无关。亮度最高，并非视觉最亮。
激光武器
实验室有3个橄榄球场大
1999年6月，吊装直径10米的靶室
国家点火装置靶室的内部
国家点火装置靶室内一个靶的靶定位装置和靶校直系统
激光玻璃调和板
激光点火
激光束进入国家点火装置的一个小目标球的艺术概念图，它会引起核反应
2014.2.12 日，美国核聚变技术取得突破创造出“微型太阳”其结果发表在《自然》(Nature)杂志上。论文第一作者、劳伦斯利弗莫尔国家实验室
激光是20世纪以来，继原子能、计算机、半导体之后，人类的又一重大发明，被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”和 “奇异的激光”。它的亮度为太阳光的100亿倍。

激光原理一、绪论

激光原理⼀、绪论激光技术与应⽤物理与光电⼯程学院顾芳gfnuist@/doc/f017541417.html135********绪论Nanjing University of Information Science & Technology 物理学专业⽅向选修课⼀.课程设置和教学要求⼆.激光的基础知识1、《激光技术与应⽤》课程简介总学时：32学时学分：2教材：激光原理及应⽤2、参考教材周炳琨等，《激光原理》第四版，国防⼯业出版社，2000出版?陈鹤鸣等《激光原理及应⽤》，电⼦⼯业出版社，2009年3、课堂纪律规范有序的教学纪律是教学成功的关键因素之⼀，因此为进⼀步规范课堂纪律，保证⽼师和学⽣在良好的环境中进⾏教与学，提出以下要求：1、学⽣进⼊教室后请⾃觉关闭⼿机，或将⼿机置于静⾳状态，不允许在课堂接听⼿机。

2、上课期间不得随意⾛动、出⼊教室。

3、有事不能上课者，须持学办批复的假条请假，累计请假学时超过课程总学时1/3者，不允许参加考试。

4、考核⽅式考勤：教务处要求任课教师要每堂课前点到。

⽆故三次以上不来上课，不允许参加考试。

作业：将适当留⼀些作业（布置⼀篇课程论⽂）。

考试⽅法：闭卷考试。

课程成绩：考勤+作业占课程成绩的30％期末考试占70％。

《激光技术与应⽤》研究的对象和⽅法⼀、《激光技术与应⽤》研究的对象光频电磁场(光辐射场)与物质的相互作⽤。

⾃由电⼦粒⼦中的电⼦物质⼆、《激光技术与应⽤》的研究⽅法对光频电磁场与物质相互作⽤的理论处理⽅法1、经典⽅法2、半经典理论3、全量⼦理论4、速率⽅程理论1、经典⽅法对粒⼦系统和电磁场均作经典处理对电磁场：⽤经典电动⼒学的Maxwell⽅程组描述对粒⼦系统：⽤经典⼒学的电偶极振⼦描述特点: 较粗糙, 但在⼀定范围内很实⽤适⽤范围:a. 解释物质对光的吸收、⾊散, 定性说明粒⼦⾃发发射及其谱线宽度b. 光学谐振腔及激光传输理论c. ⼤致描述⾮线性光学效应d. 描述⾃由电⼦激光器机理2、半经典理论（量⼦⼒学范畴）对电磁场：⽤经典电动⼒学的Maxwell⽅程组描述对粒⼦系统：作量⼦⼒学处理优点: 能推导出激光物理学的⼤部分规律(如强度特性----反转粒⼦数、烧孔效应、振荡光强的兰姆凹陷,增益饱和、多模竞争、模相位锁定、频率牵引等)缺点:A、因忽略了电磁场的量⼦化特性, 故有些结果与实验不符，有些现象⽆法解释（如⾃发发射及其线宽极限、量⼦起伏等）。

《激光原理与技术》实验教学大纲

《激光原理与技术》实验教学大纲1.实验目的和背景1.1目的：通过实验，加深对激光原理与技术的理解，掌握激光器的基本原理和构造，学习激光的产生和调制方法，了解激光的光学特性和应用。

1.2背景：激光技术在众多领域中具有广泛的应用，包括通信、医疗、材料加工等。

因此，掌握激光原理与技术，培养学生对激光技术应用的能力，对相关职业发展具有重要意义。

2.实验内容2.1实验一：激光器基本原理和构造2.1.1研究和理解激光器的基本原理，包括受激辐射、能级跃迁等概念。

2.1.2学习激光器的常见构造，如固体激光器、气体激光器和半导体激光器。

2.1.3进行实验操作，掌握激光器的调节和控制。

2.2实验二：激光的产生与调制2.2.1研究和理解激光的产生过程，包括光子的受激辐射、光与物质的相互作用等。

2.2.2学习激光的调制方法，如脉冲调制、频率调制等。

2.2.3进行实验操作，实现对激光的产生和调制。

2.3实验三：激光的光学特性2.3.1研究和理解激光的光学特性，包括单色性、方向性和相干性等。

2.3.2学习激光束的鉴别、聚焦和发散等光学处理过程。

2.3.3进行实验操作，观察和分析激光的光学特性。

2.4实验四：激光的应用2.4.1研究和理解激光的应用领域，包括通信、医疗、材料加工等。

2.4.2学习激光在不同领域中的具体应用案例和方法。

2.4.3进行实验操作，模拟激光在实际应用中的作用和效果。

3.实验设计和步骤3.1实验一：激光器基本原理和构造3.1.1实验目的：研究和理解激光器的基本原理和构造，掌握激光器的调节和控制方法。

3.1.2实验步骤：a.研究激光器的基本原理，了解能级跃迁和受激辐射的过程。

b.学习固体激光器、气体激光器和半导体激光器的构造和工作原理。

c.进行实验操作，调节和控制激光器的输出功率和波长。

3.2实验二：激光的产生与调制3.2.1实验目的：研究和理解激光的产生和调制方法。

3.2.2实验步骤：a.研究激光的产生过程，理解光子的受激辐射和光与物质的相互作用。

激光原理大纲

复试大致重点主要有：0 ）· 基础的爱因斯坦关系、模式谱密度和光子态密度的等价性、光子简并度之类的，会论述；会诠释并赞美激光的单色性、方向性、相干性、高亮度。

1 ）· 谐振腔模型，稳定腔非稳腔的几何光学解（传输矩阵）、波动光学解，把那个自再现原理和复曲率半径q彻底搞清楚，有可能出证明题，我们那年考的是非稳腔的q参数，用ABCD矩阵解自再现方程；肯定会出的题是让你画方形镜、圆形镜TEM03、TEM22光斑这类；像束腰半径、发散角、M2之类的肯定要知道。

2 ）均匀、非均匀加宽的机制；非均匀的给你两束已知方向、频率的单色光光让你画烧孔；空间烧孔、模式竞争的论述必考，问你消除空间烧孔的原理（气体分子跑得快，固体用行波，环形腔加隔离器）；综合加宽不用看。

3 ）搞清几个阈值的概念；会画三、四能级的跃迁示意图、默写那堆速率方程组；了解纵模间隔，已知阈值反转粒子数求多少频率能起振；画图解释有源腔中频率牵引的机理。

4 ）极可能考调Q的详细过程、方式；锁模的原理、方式（主动、被动、同步、自锁模）、效果；出单纵模、单横模光的方法；稳频方法，解释兰姆凹陷。

激光器类型上，了解一下CO2、He-Ne、Ar+ 、固体中的Ti：Sapphire的特点就行了。

LD不用看太细，半导体异质结、量子阱之类的知道有这么档子就行了。

染料和光纤的不考。

关键还是捋清概念，问一答十。

课后题不做都行。

(当年我不仅把每章课后题做光了，还搞来20多套卷子做，清华的、华科的、中科院的、南京理工、长春理工的、中国海洋的……坑爹啊，谁知考的这么简单。

) 补充一下：像烧孔、空间烧孔、模式竞争、多纵模振荡、发射截面、兰姆凹陷等等这么重要的概念还需要我强调吗？第一章：为什么强调爱因斯坦关系？注意：电子学频段中，从LC回路到同轴线到闭腔，都是利用金属中的自由电子变速运动来辐射电磁波的，也就是说，自由电子震荡激发的电磁波造成大量电子同步运动，辐射的相干电磁波本身就是同相位的，根本就没遇到不同步的问题；而光子学频段的辐射是来自原子核外的束缚态电子跃迁（自由电子激光器、同步辐射什么的例外），这种辐射是自发的，很难得到原子间的同步振荡。

激光原理教案第一章

相干体积：如果在空间体积Vc 内各点的光波场都具有明显的相干性，则Vc 称为相干体积。
Vc Ac Lc Ac c c
激光原理与技术
普通光源发光，是大量独立振子(例如发光原子)的自发辐射。每个振子发出的光波是由持续一段时间 t 或在空间占有长度c t 的波列所组成．如图所示。
单原子发光的光波列和频谱
激光原理与技术
激光器是一种把光强和相干性两者统一起来的强相干光源。相干光强决定于具有相干性的光子的数目或同态光子的数目。光子简并度：处于同一光子态的光子数。
含义：同态光子数、同一模式内的光子数、处于相干体积内的光子数、处于同一相格内的光子数
激光原理与技术
§1-2 光的受激辐射基本概念

h 2.m 2 , m0 0 c h h 2 3.P mcn0 n0 n0 k c 2
激光原理与技术
4. 光子具有两种可能的独立偏振状态，对应于光波场的两个独立偏振方向。 5. 光子具有自旋，并且自旋量子数为整数。因此大量光子的集合，服从玻色—爱因斯坦统计规律。处于同一状态的光子数目是没有限制的，这是光子与其它服从费米统计分布的粒子(电子、质子、中子等)的重要区别。
受激辐射概念是爱因斯坦首先提出的(1917 年)。在普朗克于1900年用辐射量子化假设成功地解释了黑体辐射分布规律，以及波尔在 1913年提出原子中电子运动状态量子化假设的基础上，爱因斯坦从光量子概念出发，重新推导了黑体辐射的普朗克公式．并在推导中提出了两个极为重要的概念：受激辐射和自发辐射。 40年后，受激辐射概念在激光技术中得到了应用。
B21 = B12
A21
8 h C
3

《激光原理》课程教学大纲.

《激光原理》课程教学大纲一、课程的任务、性质和作用本课程是应用物理专业的一门重要专业基础理论课，主要讲授激光器的基本原理和理论分析方法，本课程着重阐述基础理论。

本教材分为五部分：（1）概述激光器基本原理（2）讲授开放式光谐振腔理论（3）讲授激光振荡和放大理论，重点放在阐明光和物质相互作用的基本物理过程和主要理论分析方法方面（4）介绍控制器的工作原理及特点。

学完本课程，使学生能较全面地掌握激光器的基本原理和理论，学会基本激光技术，打下一个从事激光工作的较宽广扎实的基础。

一．课程的基本内容及学时分配1．理论讲授2．实验3．教学环节的安排及学时分配4．教材（参考书）（1）周炳琨等，激光原理，国防工业出版社，1995。

（2）邹英华等，激光物理学，北京大学出版社，1991。

（3）伍长征等，激光物理学，复旦大学出版社，1989。

（4）A. yariv，Quantum Electronic，1975纽约版。

（5）A. yariv，Introduction to Optical Electronics（secondedition ） 1976年版。

(6) O.svelto，priciple of Laser，Italy。

（7）[美]W.E.兰姆，激光物理学，科学出版社（中文版），1982。

（8）沈柯，激光原理教程，北京工业学院出版社。

（9）朱为曾，激光物理，国防工业出版社。

（10）激光物理学，上海人民出版社。

三．大纲说明1．本课程各章的重点、难点第一章的重点是光的受激辐射基本概念，对激光的特性应有明确的认识。

第二章的重点是开腔模式的物理概念和衍射理论分析方法，一般稳定球面腔的模式特征，高斯光束的基本性质及特征参数。

第三章的重点是激光器速率方程，这是必须深刻理解、一定掌握的部分。

第四章的重点是激光器的振荡阀值和振荡模式。

第五章的几节都要求掌握。

第六章的重点是半经典理论。

第七章的重点是几种激光器。

第八章的重点是半导体二极管激光器，要了解它的原理、结构和性能。

《激光原理》教学大纲

激光原理课程教学大纲一、课程基本信息课程编号：201411108课程中文名称：激光原理课程英文名称：Principles of Lasers课程性质：专业核心课程开课专业：光电信息科学与工程开课学期：6总学时：56总学分：3.5二、课程目标激光原理是为光信息科学与技术专业本科生开设的一门必修课，它是研究粒子的跃迁以及激光的产生、放大和传输的一门重要的基础课程。

通过本门课程的学习，希望学生能够掌握激光产生的基本原理和激光光学的基本概念及基本理论，为今后从事光电子方向教学和科研打下扎实的理论基础。

培养学生如下的能力和素养：1、熟练掌握光电信息科学与工程专业知识，能对光电信息系统中复杂工程问题的解决方案进行分析，并尝试改进，能够选用恰当的技术，用于光电信息系统的设计、开发，同时解决复杂系统问题；2、具有对光电信息系统问题进行正确的识别与判断、准确描述、评估的能力，并结合专业知识对光电系统进行模块化分解的能力。

三、教学基本要求（含素质教育与创新能力培养的要求）（1）掌握激光的基本特性，对激光在各个领域的应用有明确的认识。

（2）掌握物质的光谱谱线加宽，并能进行评估计算。

（3）理解光与物质相互作用的机理，掌握速率方程理论，具有一定的分析解决激光物理问题的能力。

（4）掌握光腔损耗、光腔稳定性和激光场分布理论，把握高斯光束的特点。

能够根据具体需求完成谐振腔和传输透镜的设计。

（5）理解激光器的振荡特征，了解激光器特性的控制与改善技术。

四、教学内容与学时分配1 激光的基本原理（10学时）1.1 相干的光子描述1.2 光的受激辐射基本概念1.3 光的受激辐射放大1.4 光的自激振荡1.5 激光的特性1.6 激光器简介2 辐射场与物质的相互作用（14学时）2.1 光和物质相互作用的经典理论简介2.2 谱线的加宽和线型函数2.3 典型激光器的速率方程2.4 均匀加宽工作物质的增益系数2.5 非均匀加宽工作物质的增益系数3 光学谐振腔与高斯光束（16学时）3.1 光腔理论的一般问题3.2 共轴球面腔的稳定性条件3.3 开腔模式的物理概念和衍射理论的分析方法3.4 平行平面腔模的迭代解法3.5 方形镜共焦腔的自再现模3.6 方形镜共焦腔的行波场3.7 圆形镜共焦腔3.8 一般稳定球面腔的模式特征3.9 高斯光束的基本性质和特征参数3.10 高斯光束q参数的变换规律3.11 高斯光束的聚焦和准直3.12 高斯光束的自再现变换与稳定球面腔3.13 光束衍射倍率因子3.14 非稳腔的几何自再现波型4 激光振荡特性(8学时)4.1 激光器的振荡阈值4.2 激光器的振荡模式4.3 输出功率与能量4.4 弛豫振荡4.5 单模激光器的线宽极限4.6 激光器的频率牵引5 激光器特性的控制与改善(4学时)5.1 模式选择5.2 频率稳定5.3 Q调制5.4 注入锁定与锁模6 激光器的种类与应用(4学时)6.1 典型激光器6.2 激光器的工程应用五、教学方法及手段（含现代化教学手段及研究性教学方法）课堂教学以教师讲授为主，采用多媒体课件对重要知识点进行详细讲授。

《激光原理与技术》课程教学大纲(本科)

激光原理与技术（Principles of Lasers）课程编号：03410033学分：3.5学时：56（其中：讲课学时：56实验学时：上机学时：）先修课程：光学普通物理原子物理适用专业：光电信息科学与工程教材：激光原理；Orazio Svelto； Plenum Publishing Corporation （2010）一、课程的性质与目标（一）课程性质（需说明课程对人才培养方面的贡献）《激光原理与技术》为光电信息科学与工程专业的专业基础课，也可作为信息类专业和其它有关专业本科生、研究生的必修课或选修课。

通过本课程的学习，使学生掌握激光形成基础物理知识，掌握激光器件中各部件的工作原理，掌握基础激光技术的原理和实施方法。

了解主要激光器件和技术的进展。

教给学生自己不断获取新知识的方法，培养学生利用专业知识分析问题和解决实际问题的能力，为后续专业课程及实验实践环节奠定理论基础。

课程目标1：掌握激光器件相关的基础物理知识和专业知识。

能在工程实践中，基于激光器件的目标指标，给出激光器件的基本结构方案、关键结构参数及输入光电参数的设计依据，基本具备典型激光器的基础设计能力；课程目标2：掌握激光器件相关的主要数学模型和物理模型，并能将上述模型用于激光器件设计、研制过程中输出特性、各种物理现象的分析研究和实验验证，具有发现问题、分析问题和解决问题的能力；课程目标3：掌握激光器相关专业英语词汇和专业知识，并能够就激光器相关复杂工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流。

课程目标4：掌握典型激光器件的工作特性及发展现状，在此基础上，能够通过文献、媒体等资源跟踪激光器发展趋势和发展前沿。

（三）课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系本课程支撑专业培养计划中毕业要求1、毕业要求2、和毕业要求10：1.毕业要求1-3：具有光电信息科学与工程专业基础知识及其应用能力，并了解光电信息行业的前沿发展现状和趋势；2.毕业要求2-2：能够针对光电信息工程相关的复杂工程问题选择正确、可用的数学模型；3.毕业要求10-4：能够应用外语就光电信息科学与工程复杂工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流。

激光原理教案第1章

激光原理教案第1章《激光原理技术及应用》讲义（第一章）王菲长春理工大学光电工程学院2006年12月参考教材：[1]陈钰清，王静环，激光原理，杭州：浙江大学出版社，1992[2]周炳琨，高以智，陈倜荣等，激光原理（第5版），北京：国防工业出版社，2004[3]沈柯，激光原理教程，北京：北京工业学院出版社，1986[4]吕百达，激光光学，成都：四川大学出版社，1992[5]马养武，陈钰清，激光器件，杭州：浙江大学出版社，1994[6]W.克西奈尔著，孙文等译，固体激光工程，北京：科学出版社，2002[7]兰信钜，激光技术，北京：科学出版社，2000[8]朱林泉，朱苏磊，激光应用技术基础，北京：国防工业出版社，2004[9]李湘银，姚敏玉，李卓等，激光原理技术及应用，哈尔滨：哈工大出版社，2004教学计划(64学时) 引言（1学时）1. 发展史，2.特性；3.产生条件；4.分类第一章激光的物理基础（7学时）1. 光波的模式和光子的量子状态2. 相干体积、光子简并度与黑体辐射3. 自发辐射、受激辐射和受激吸收4. 光谱线宽度及谱线加宽理论第二章激光器的基本工作原理（8学时）1. 粒子数反转分布2. 光场与物质互作用的速率方程理论3. 增益系数及增益饱和4. 连续激光器振荡特性5. 激光的尖峰与弛豫振荡6．脉冲激光器工作特性第三章光学谐振腔（8学时）1. 光学谐振腔的构成和作用2. 光学谐振腔的模式及选模技术3. 光学谐振腔的损耗与表征4. 光学谐振腔的几何光学分析5. 光学谐振腔的衍射理论分析6．光学谐振腔的等价腔分析法7．典型光学谐振腔第四章高斯光束的传输变换与控制（8学时）1. 高斯光束的基本性质2. 高斯光束的传输定律3. 高斯光束在光学系统中的变换4. 光束质量评价方法与测量5. 激光光学系统设计第五章典型激光器（8学时）1. 气体激光器2. 液体激光器3. 半导体激光器4．固体激光器第六章激光技术（10学时）1. 调Q技术2. 锁模技术3. 稳频技术4. 非线性光学频率变换技术5．激光放大技术第七章实验（16学时）1.He-Ne激光器频率分裂、偏振及模式竞争实验（2学时）2.He-Ne激光器的模式分析实验（2学时）3.激光谱线宽度测量实验（扫描共焦球面干涉仪法）（2学时）4.激光特性参数测量实验（波长计/光栅光谱仪）（2学时）5.固体激光介质的荧光寿命测量实验（2学时）6.半导体激光器及其参数测量实验（2学时）7.Nd:YAG激光器实验（2学时）8.CO2激光器实验（2学时）9.光纤激光器实验（2学时）10.声光调Q技术实验（2学时）11.电光调Q技术实验（2学时）12.激光倍频技术实验（2学时）13.锁模激光技术（2学时）14.激光测距实验（2学时）15.激光通信技术实验（2学时）16.激光束传输变换实验（2学时）17.稳频激光技术实验（2学时）引言（学时）一、激光的由来Laser（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation）即受激辐射放大，1964年钱学森建议命名为“激光”。

《激光原理与技术》课程教学大纲

《激光原理与技术》课程教学大纲课程代码：ABJD0517课程中文名称:激光原理与技术课程英文名称:1aserPrincip1esandTechno1ogy课程性质：限选课程学分数：3学分课程学时数：48学时授课对象：电子科学与技术专业本课程的前导课程：半导体物理，光学，电磁学一、课程简介《激光原理与技术》课程是一门电子科学与技术专业的专业课程，所涉及到的专业技术内容有：激光的基本原理与应用、光学谐振腔理论、典型固体激光器、半导体激光器、光纤激光器、激光调Q技术和锁模技术、激光调制技术以及激光光束质量的评价和测量等基础的激光原理与应用技术。

本课程旨在培养电子科技专业本科生，成为在激光材料和器件制造和研究领域掌握相关理论基础和具备系统的知识结构的技术人才,使得学生可以承担激光材料和器件行业内的技术研发，设计，性能检测和基本生产及管理等方面的工作。

二、教学基本内容和要求第一章激光的基本原理及其特性主要教学内容：（1）激光的特性；（2）光波模式和光子状态；（3）原子的能级、分布和跃迁；（4）激光产生的条件；（5）激光器的输出特性；（6）激光器的泵浦技术。

教学要求：1）了解激光的基本性质。

2）掌握光波的模式，原子的能级、跃迁。

3）理解激光的产生条件已经激光器的泵浦技术。

重点：激光的特性，原子的能级，能级间的跃迁和辐射，激光器的速率方程。

难点：原子能级的Bo1tZman分布，激光器的振荡模式，激光放大的阀值条件。

第二章光学谐振腔理论主要教学内容：（1）光学谐振腔的基本知识；（2）光学谐振腔的损耗；（3）光学谐振腔的稳定性条件；（4）谐振腔的衍射积分理论；（5）一般稳定球面腔的稳定模式理论；（6）高斯光束；（7）非稳腔的模式理论。

教学要求：1）、了解光学谐振腔的构成和分类，理解光学谐振腔的作用。

2）、掌握光学谐振腔损耗的基本知识。

3）、理解谐振腔的稳定性条件。

重点：光学谐振腔基础，光学谐振腔的损耗，谐振腔的衍射积分理论，高斯光束难点：稳定球面腔的稳定模式理论，非稳腔的模式理论第三章典型激光器主要教学内容：（1）激光器的概述；（2）气体激光器；（3）固体激光器；（4）染料激光器。

激光原理复习提纲

激光原理复习提纲《激光原理》复习大纲第1，2章：激光的基本原理1．光波模式的概念。

2．理解自发辐射、受激辐射、受激吸收三个过程；三个爱因斯坦系数、跃迁几率的含义。

3．理解集居数反转。

4．激光器三个必要条件。

5．激光的特性。

第3，4章：开放式光腔与高斯光束1.横模与纵模的概念。

2.识别横模图样及表示方法。

3.纵模频率间隔的计算。

4.无源谐振腔的Q值的定义。

5.腔镜反射不完全引起的损耗如何计算。

6.腔的菲涅耳数的概念，它与腔的衍射损耗的关系。

7．共轴球面腔的稳定性条件。

8.一般稳定球面腔与对称共焦腔的等价关系。

9.稳定球面腔基模高斯光束主要参量的含义及计算:束腰光斑的大小，束腰光斑的位置，镜面上光斑的大小，任意位置激光光斑的大小，等相位面曲率半径，光束的远场发散角，共焦参量。

10.了解基模高斯光束振幅的分布规律，等相面在空间的分布规律。

11．模体积的基本概念。

12.高斯光束q参数的含义及表达式，q参数与光斑半径和等相面曲率半径的关系。

13.高斯光束q参数的变换所遵循的规律，利用ABCD法则分析高斯光束的传输和变换问题。

（仅要求在自由空间的变换和经过透镜的变换）14．会计算高斯光束经过透镜变换前后的束腰大小及位置及任意位置光斑的大小。

15．理解高斯光束的聚焦和准直的含义，理解单透镜焦距以及束腰到透镜距离对高斯光束的聚焦与准直效果的影响。

16．了解构成非稳定腔的条件及其特点。

（注：本章计算题仅限于双反射镜开腔，对环形腔不做要求）第5章：谱线加宽和线型函数1．什么是谱线加宽？有哪些加宽的类型，它们各有什么特点？2．线宽和线型函数的概念。

3．了解均匀加宽和非均匀加宽的概念。

掌握洛仑兹线型公式。

4．理解自然加宽、碰撞加宽和多普勒加宽的形成机理。

掌握它们各自的线宽的计算。

5．会计算多普勒加宽的表观中心频率和表观中心波长。

6．了解吸收截面、发射截面的概念。

7．理解单模振荡速率方程组中各项的含义。

根据激光三能级和四能级系统图，应能写出相应的速率方程组。